Vantaggi e difetti del materiale in titanio

Vantaggi e difetti del materiale in titanio

I materiali in lega di titanio hanno proprietà eccellenti e sono ampiamente utilizzati nel settore aerospaziale e in altri campi importanti e civili, la promozione e l'applicazione di materiali in titanio e lega di titanio è molto importante. Nello stesso campo di applicazione vengono attualmente utilizzati anche acciai inossidabili, materiali in lega di rame e materiali in lega a base di nichel. Tuttavia, i materiali in lega di titanio sono materiali eccellenti in termini di forza specifica, resistenza alla corrosione e resistenza alle alte temperature. Allo stesso tempo, i materiali in lega di titanio presentano vantaggi applicativi assoluti rispetto ad altri materiali in termini di prezzo delle materie prime, produzione di materie prime, costi di lavorazione e volume di lavorazione del titanio.

1. Eccellenti proprietà delle leghe di titanio

1.1 elevata resistenza specifica

Confronto di densità e resistenza specifica tra titanio e altri materiali metallici

Confronto tra resistenza alla trazione e resistenza allo snervamento tra titanio e altri metalli

1.2 Eccellente resistenza alla corrosione

Test di corrosione per erosione ad alta velocità con acqua di mare

1.3 non magnetico

La proprietà non magnetica del materiale in lega di titanio può migliorare le prestazioni di interferenza antimagnetica delle apparecchiature, aumentare l'occultamento e garantire che possa essere applicata a gusci sottomarini e gusci di navi

1.4 Eccellente biocompatibilità e basso modulo elastico

Confronto del modulo elastico del titanio e di altri materiali metallici

Rispetto all'acciaio inossidabile e ad altri materiali, la lega di titanio ha un basso modulo elastico, un'eccellente biocompatibilità e lavorabilità. Negli ultimi anni si è sviluppato in un materiale strutturale funzionale ideale per gli impianti chirurgici. Con il progresso della scienza e della tecnologia e l'approfondimento dell'applicazione clinica, i dispositivi medici si stanno sviluppando verso una lunga durata, multifunzionalità, leggerezza e basso costo, quindi la lega di titanio è il materiale ideale.

1.5 elevata resistenza agli urti e alla fatica

L'elevata resistenza agli urti e alla fatica può migliorare la capacità dell'apparecchiatura di resistere a carichi statici e dinamici e la capacità di resistere all'impatto periodico dell'acqua di mare.

2. Svantaggi e carenze delle applicazioni in titanio e leghe di titanio

2.1 scarsa resistenza all'usura e bassa durezza superficiale della lega di titanio

Per le parti con moto relativo, la scarsa resistenza all'usura e la bassa durezza superficiale della lega di titanio sono diventate il collo di bottiglia che limita l'applicazione. La durezza superficiale e la resistenza all'usura possono essere migliorate mediante indurimento superficiale. Come la spruzzatura termica, la nitrurazione al plasma, la deposizione di vapore, la nitrurazione del bagno di sale e altri metodi. Ad esempio, utilizzando un metodo di deposizione da vapore, lo spessore del rivestimento raggiunge 2~3um, la durezza è maggiore di 2000hv e la rugosità superficiale Ra minore o uguale a 0,8, che migliora la durezza e la resistenza all'usura.

La lega di titanio 2.2 ha una buona biocompatibilità e i microrganismi sono facili da attaccare

I materiali in lega di titanio hanno una buona biocompatibilità, non tossici e innocui, che porta al facile attacco di microrganismi ad alta temperatura ambiente. Possono essere utilizzati rivestimenti antiaderenti (vernice anticorrosiva, vernice antivegetativa, ecc.). Ad esempio, la forza di adesione dello strato inferiore può essere aumentata da 5~6mpa a più di 10 MPa dopo l'utilizzo di alcuni rivestimenti antiaderenti.

2.3 Potenziale differenza tra lega di titanio e altri metalli

Quando la lega di titanio è accoppiata con altri materiali strutturali, il potenziale di corrosione naturale della lega di titanio nell'acqua di mare è superiore a quello di tutti i materiali strutturali comunemente usati, quindi altri materiali strutturali sono soggetti a corrosione, che è un problema da considerare nella selezione di componenti in lega di titanio nelle strutture offshore. È possibile adottare un trattamento isolante, come vernice isolante per rivestimento, ossidazione anodica, ossidazione a microarco o rivestimento per deposizione di vapore. Ad esempio, il metodo di ossidazione a microarco può generare un film di ossido spesso 10-20 mm e migliorare la resistività della superficie.